Étude des excitations de l'4He liquide dans des milieux poreux par diffusion inélastique de neutrons

• Auteur / Autrice : Olivier Plantevin
• Direction : Henri Godfrin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1999
• Etablissement(s) : Université Joseph Fourier (Grenoble ; 1971-2015)

Mots clés

Mots clés libres

Physique

Etat condense

Structure. Proprietes mecaniques et thermiques

Etude experimentale

Helium 4 superfluide

Diffusion inelastique

Diffusion neutron

Condensation bose einstein

Interaction phonon roton

Confinement

Milieu poreux

Vycor

Aerogel

He4

Gel-tek

Résumé

Nous nous sommes interesses dans cette etude au comportement dynamique de l'4he superfluide dans differents materiaux poreux (vycor, aerogel et gel-tek). Dans ce but, nous avons determine le facteur de structure dynamique de l'4he liquide confine dans ces materiaux par diffusion inelastique des neutrons. Dans les milieux poreux completement remplis, les excitations phonon-roton sont tres similaires a celles de l'4he en volume. En particulier, les energies d'excitation suivent la meme dependance en temperature que dans l'4he en volume. A part dans le gel-tek, ou le confinement est le plus important, nous n'avons pas observe d'elargissement des excitations par rapport a l'4he en volume. Dans le vycor et le gel-tek, nous avons observe des excitations de type maxon-roton, indiquant la presence possible d'un condensat de bose-einstein, a des temperatures superieures a la temperature d'apparition de la superfluidite. Nous avons observe dans ces milieux poreux et dans des aerogels de 87% de porosite de l'intensite attribuee a une ou plusieurs excitations se propageant dans les premieres couches de liquide a proximite des parois (excitation 2d). Dans l'echantillon de gel-tek, on a mis en evidence une contribution large independante de la temperature entre 35 mk et 2. 5 k, impliquant environ 60% des atomes situes dans la deuxieme couche d'helium a proximite du substrat (la premiere couche est solide). Nous avons aussi observe dans le gel-tek une excitation de type phonon-roton dans un film d'helium liquide d'epaisseur inferieure a une monocouche atomique. Nous avons observe d'autre part, dans l'aerogel et le gel-tek, divers effets du confinement des excitations phonon-roton et 2d dans un film d'helium.